Балочная клетка - Строительство и архитектура курсовая работа

Компоновка балочной клетки, расчет стального настила, подбор сечений, проверки несущей способности, жесткости, общей устойчивости прокатных балок перекрытия балочной клетки. Расчет и конструирование центрально сжатой колонны, балки составного сечения.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


Овладение методами расчета и конструирования балочных конструкций является важным этапом в изучении курса «Металлические конструкции», так как балки являются основным конструктивным элементом в инженерной деятельности проектировщика. Шарнирно опертые балки широко применяются в мостостроении, а жестко связанные со стойками балки являются ригелям поперечных рам промышленных и гражданских зданий. Это определяется простотой изготовления и надежностью работы балок.
У металлических балок типовым сечением является двутавровое, которое наиболее эффективно при работе балки на изгиб, так как распределение материала по сечению соответствует распределению нормальных напряжений в поперечном сечении балки. Кроме этого, при использовании двутаврового сечения имеется возможность сделать стенку довольно тонкой вследствие хорошей работы металла на касательные напряжения. Чаще всего применяют однопролетные разрезные балки, которые наи6олее просты в изготовлении и удобны для монтажа.
Система несущих балок, используемая при проектировании конструкций балочного покрытия рабочей площадки, называется балочной клеткой. В данном проекте производится расчет балочной клетки нормального типа. Нагрузка с настила передается через балки настила на главные балки, опирающиеся на колонны. При этом принято сопряжение балок в одном уровне, что позволяет увеличить высоту главной балки при заданной строительной высоте перекрытия. При проектировании балочной клетки разрабатывают, как правило, несколько возможных вариантов компоновки и на основании сравнения ТЭП этих вариантов выбирают оптимальный. При компоновке и конструировании сечений несущих элементов исходят из условия обеспечения прочности, общей и местной устойчивости, а также максимальной экономичности сечения, что достигается за счет полного использования несущей способности материала сечения, и выбора варианта, имеющего минимальную суммарную стоимость. Кроме того, все принятые конструктивные решения для элементов и узлов сопряжения должны быть осуществимы с точки зрения технологии производства работ при изготовлении и монтаже конструкций.
1 . Компоновка балочной клетки, расчет стального настила, подбо р сечений, проверки несущей способности, жесткости, общей устойчивости прокатных балок перекрытия балочной клетки
В зависимости от заданной нагрузки (q=30кН/м 2 ) и относительно прогиба (f/e=1/150) определим наибольшее отношение пролета настила к его толщине l н /t н .
Цилиндрическая жесткость настила Е 1 , при коэффициенте Пуассона н=0,3 равна:
Е 1 = Е/ ( 1 - н) 2 = 2,06· 10 4 / ( 1 - 0 ,3 2 ) = 2, 3 кН/см 2 ;
Следовательно, при q=30кН/м 2 принимаем t н =12 мм. Тогда l н =85·12=1020 мм и возможный шаг балок настила а 1 =0,8 м или а 2 =1 м.
После компоновки вариантов выполняется расчет балок по каждому из вариантов в следующей последовательности:
- определение нормативных нагрузок;
- определение расчетных нагрузок с учетом коэффициента перегрузки для временной нагрузки n р =1,2; для собственного веса стальных конструкций n q =1,05;
- расчет балок настила и вспомогательных с учетом развития пластических деформаций на прочность и проверка их прогибов по формулам
Рисунок 1 - Стальной настил и его расчетная схема
Расчет стального настила по схеме балочной клетки № 1
Изобразим схему балочной клетки с шагом балок настила 0,8 м
Рисунок 2 - Схема балочной клетки №1
Из сортамента проката стали листовой рифленой по ГОСТ 8568 [1], применяемый для настила знаем, что при толщине листа 12 мм масса на 1 м 2 вес настила равен 94,2 кг.
Вес настила: g н = 94,2 кг/м 2 = 0,942 кН/м 2
Для определения расчетных нагрузок принимаем коэффициент перегрузки для временной нагрузки n р =1,2; для собственного веса стальных конструкций n q =1,05;
По сортаменту находим такой двутавр, чтобы Wx ? Wтреб:
- принимаем двутавр №45 (по ГОСТ 8239 [2]) W x =12319 см 3 , I x =27696 см 4 , вес g=66,5 кг/м, h=450 мм, b=160 мм.
- принимаем двутавр №50 (по [2]) W x =1589 см 3 , I x =39727 см 4 , вес g=78,5 кг/м, h=500 мм, b=170 мм.
94,2 + 78,5 / 0,8 = 192, 32 кг /м 2
Расчет стального настила по схеме балочной клетки № 2
Изобразим схему балочной клетки с шагом балок настила 1 м
Рисунок 3 - Схема балочной клетки №1
Из сортамента проката стали листовой рифленой по [1], применяемый для настила, знаем, что при толщине листа 12 мм масса на 1 м 2 вес настила равен 94,2 кг.
Вес настила: g н = 94,2 кг/м 2 = 0,9 42 кН/м 2
Для определения расчетных нагрузок принимаем коэффициент перегрузки для временной нагрузки n р =1,2; для собственного веса стальных конструкций n q =1,05
По сортаменту находим такой двутавр, чтобы Wx ? Wтреб:
- принимаем двутавр №50 (по [2]) W x =1589 см 3 , I x =39727 см 4 , вес g=78,5 кг/м, h=500 мм, b=170 мм.
- принимаем двутавр №55 (по [2]) W x =2035 см 3 , I x =55962 см 4 , вес g=92,6 кг/м, h=550 мм, b=180 мм.
По расходу материала наиболее выгоднее второй вариант, следовательно к дальнейшему расчету принимаем 2-ой вариант (принимаем двутавр №55 с шагом 1 м и расходом материала 186,8 кг/м 2 )
Определим силу растягивающую настил:
Расчетная толщина углового шва, прикрепляющего настил к балкам, выполнено полуавтоматической сваркой в нижнем положении проволокой марки Св-10ГА.
2 . Расчет и конструирование г лавной балки составного сечения
2 .1 Компоновка и подбор сечения составной балки. Проверка про ч ности и прогиба балки
Рисунок 4 - Расчетная схема главной балки
Высоту главной балки назначают близко к оптимальной и кратной 100 мм при соблюдении условия h min ? h гб ? h гбmax
Минимальная высота определяется из условия обеспечения предельного прогиба [f/l]=1/400 при полном использовании расчетного сопротивления материала по формуле:
Оптимальная высота определяется по формуле:
Определяем расчетный изгибающий момент в середине пролета:
R=24 кН/см 2 (т.к. сталь главной балки С245, и толщина поясных листов от 80 мм) Определяем оптимальную высоту балки, предварительно задав ее высоту h=1,1 м, принимаем
Минимальную высоту определяем по формуле:
Принимаем высоту главной балки h на 10-15% меньше h опт .
Подбор сечения главной балки состоит из следующих этапов:
б) местной устойчивости (без продольных ребер жесткости)
Полагая, что t п = 4,0 см; h ст = h-2·t п = 140-2·2 = 138 см; R S =139 МПа = 13,92кН/см 2 (для стали С245):
Принимаем t ст =12 мм. При этом , что незначительно отличается от принятого, поэтому расчет hопт не требуется.
Определение требуемой площади поясов А птр
Обеспечивающий необходимый момент инерции сечения:
А п = 2· I птр / h 2 ст = 2· 1134822,1/138 2 = 119,18 см 2
где h п - принимаем на 2-3 см меньше высоты балки.
Принимаем пояса из листа 6 3 0 х 2 2 мм (по ГОСТ 82-70 [3]).
Компоновка сечений с учетом рекомендаций
Желательно учитывать стандартную ширину и толщину листов широкополосной универсальной стали в соответствии с сортаментом, а также зависимость расчетного сопротивления R от толщины листа:
где b св = b п /2 - t ст /2= 63 /2 - 1 2 /2= 25,5
Таким образом, все рекомендации выполнены.
Геометрические характеристики сечения
I x = 262807,2 + 2· 138,6 · 68,9 2 = 1582556,4 см 4
W x = 2· 1582556,4 / 140=2 2607,95
у x = 527106 / ( 22607,95 ·1,1) = 23,31 кН/см 2 ? R y ·г c = 24 кН/см 2
5е б = ( 24 - 2 3,31 ) /24 = 2 , 8 7 %
2 .2 Изменение сечения балки по длине. Проверка прочности
Рисунок 6 - Изменение сечения балки
Изменение сечения выполняется без учета пластических деформаций за счет уменьшения ширины поясных листов на расстояние около 1/6 пролета от опоры.
Принимаем место изменения сечения на расстоянии 1,8 м от опор.
Подбираем сечение, исходя из прочности стыкового шва нижнего пояса.
Для выполнения стыка принята полуавтоматическая сварка без физического контроля качества шва
I птр =990150 - 2 62807,2 = 727342,8 см 4
А п = 2· 727342,8 / 138 2 = 76,39 см 2
Принимаем поясной лист 3 6 0 х 22 мм из толстолистовой стали по [3]
Геометрические характеристики измененного сечения:
I x = 262807,2 + 2· 79,2 · 69 2 = 1016949,6 см 4
Статический момент половины сечения
у x = 288558 / 14527,85 = 19,86 кН/см 2 ? R y ·0,85 = 20,4 кН/см 2
5е б = ( 19,55 - 1 8 , 67) / 19,55 = 2, 6 % < 5 %
Проверка прочности опорного сечения на срез (по максимальным касательным напряжениям):
Проверка прочности стенки на местное давление балок настила:
l 0 =180+2·2,2=184,4 (двутавр №55, b=180 мм)
Таким образом, прочность принятого уменьшенного сечения главной балки обеспечена.
2 .3 Проверка и обеспечение общей устойчивости балки
Устойчивость балок проверять не требуется, если выполняются следующие условия:
- нагрузка передается через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный в частности, стальной лист;
- при отношении расчетной длины балки l 0 (расстояние между точками закрепления сжатого пояса от поперечных смещений) к ширине сжатого пояса B не более:
При отсутствии пластических деформаций д=1.
где l 0 =80 см (шаг балок настила); b= 63 см - ширина пояса
Нагрузка на главную балку передается через балки настила, закрепляющие главную балку в горизонтальном направлении и установленные с шагом 1 м. Проверяем условие в середине пролета:
l 0 / b = 1,53 < 0 , 6·1·v2.06·10 4 /2 4 =17, 58
Следовательно, устойчивость балки проверять не требуется.
2 .4 Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов балки
Проверка местной устойчивости полки.
Устойчивость сжатого пояса при отсутствии пластических деформаций обеспечивается выполнением условия:
Выбор расстояния между отсеками (ребрами жесткости)
Определяют необходимость постановки ребер жесткости по формуле
Следовательно л усл = 3,86>3,6; тогда расстояние между основными поперечными ребрами,
а ? 2,5 · h ст = 2,5 ·135,6 = 271,2 см
В стенке, укрепленной только поперечными ребрами, ширина их выступающей части должна быть для симметричного парного ребра не менее
Принимаем по ГОСТ 82-70 b p = 90 мм (разрезаем лист шириной 340 мм, т.к. ребра не должны выступать за полку)
Рисунок 7 - Расстановка ребер жескости
Так как, то проверку местной устойчивости следует вести при средних значениях и . Более опасным для стенки является сечение, где приложена местная нагрузка на расстоянии от опоры.
Находим нормальные сжимающие напряжения у верхней границы стенки:
Средние касательные напряжения в стенке:
Для расчета на прочность стенки балки в местах приложения нагрузки к верхнему поясу, а также в опорных сечениях балки, не укрепленных ребрами жесткости, следует определять местное напряжение у loc по формуле:
Так как a/h ст ? 0,8, поэтому критические нормальные напряжения определим по формуле:
(получили интерполяцией по таблице 25 СНиП II-23 [4]);
- коэффициент при (таблица 23 [4]);
Критические касательные напряжения:
Устойчивость стенки в первом отсеке обеспечена.
Так как, то проверку местной устойчивости следует вести при средних значениях и . Более опасным для стенки является сечение, где приложена местная нагрузка на расстоянии от опоры.
Находим нормальные сжимающие напряжения у верхней границы стенки:
Средние касательные напряжения в стенке:
Для расчета на прочность стенки балки в местах приложения нагрузки к верхнему поясу, а также в опорных сечениях балки, не укрепленных ребрами жесткости, следует определять местное напряжение у loc по формуле:
Так как a/h ef > 0,8 и отношение у loc , cr /у не более значений в таблице 24 [4], то у cr и у loc , cr вычисляем по следующим формулам:
(получили значение интерполяцией по таблице 25 [4]);
Вычисляем у loc , cr , но с подстановкой 0,5a вместо а при вычислении в формуле:
- коэффициент при (таблица 23 [4]);
Критические касательные напряжения:
Устойчивость стенки в первом отсеке обеспечена.
2 .5 Соединение поясов балки со стенкой
Поясные швы примем двусторонними. Расчет выполняется для наиболее нагружаемого участка шва у опоры под балкой настила. Расчетные усилия на единицу длины шва:
l 0 =18+2·2,2 (двутавр №55, b=180 мм)
Ребро крепиться к стенке полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Для этих условий и стали марки С245 находим:
где =37 принимаем по таблице 51 [4]
По таблице 34 [4]: в f =1,1 и в z =1,15. По таблице 38 [4] принимаем минимальную толщину шва К ш =10 мм (при t п =40 мм).
Таким образом, минимально допустимая толщина шва достаточна по прочности.
2 .6 Расчет и конструирование опорных и сопрягаемых узлов балок
Ребро крепится к стенке полуавтоматической сваркой в углекислом газе cварочной проволокой Св-08Г2С. Размер выступающей части опорного ребра принимаем 20 мм. Из условия смятия находим:
Принимаем ребро из листа 3 60 х 1 8 мм. Площадь А р =36·1,8=64,8 см 2 > 85,87 см 2 ; В расчетное сечение стойки включается сечение ребра и примыкающие к нему участки стенки шириной:
Рисунок 8 - Конструкция опорной части балки
2) Проверяем опорную часть балки на устойчивость:
Проверка устойчивости опорной части балки из плоскости балки, как стойки, нагруженной опорной реакцией F оп :
где А оп = А р + b 1 ·t ст = 64,8+22,8·1,2=92,16 cм 2
Значение определяем по таблице 72 [4] в зависимости от гибкости л
3) Определим катет сварного шва, прикрепляющего опорное ребро к стенке балки
Проверку по металлу границы сплавления делать не нужно, т.к.
2 .7 Расчет и конструирование укрупнительного стыка балки на высокопрочных болтах
Стыки осуществляем высокопрочными болтами d=24 мм из стали40Х «Селект». - нормативное временное сопротивление материала болтов из сталей.
, и - принимаем способ регулирования натяжения болта по углу закручивания; k=2 - число плоскостей трения.
Рисунок 9 - Схема расстановки болтов на поясе
Стык поясов перекрываем накладками из стали С245 сечением 63 0 х 1 2 с наружной, и 2х 30 0 х 1 2 с внутренней стороны поясов.
Требуемое количество болтов в стыке поясов:
Стык стенки перекрываем парными накладками из листа толщиной 10 мм.
Болты ставим в трех вертикальных рядах с каждой стороны стыка на расстояние в ряду а=100 мм. В ряду 20 болтов.
Проверка прочности соединения на сдвиг:
Рисунок 10 - Схема расстановки болтов на стенке
3. Расчет и конструирование центрально сжатой колонны
3 .1 Выбор расчетной схемы и типа сечения колонны
Сечение колонны принимаем сплошным в виде сварного двутавра. Концы колонны принимаем шарнирно - закрепленными.
- коэффициент, зависящий от вида закрепления колонны (шарнирное закрепление с обоих концов);
Материал: сталь С255, лист t=20-40 мм, R y =23кН/см 2 ;
Задаемся гибкостью , тогда условная гибкость:
Определяем требуемую площадь сечения:
Вычисляем требуемые радиусы инерции и габариты сечения:
В двутавровом сечении по конструктивным соображениям , поэтому принимаем b f =500 мм, h w =500 мм.
3 .2 Подбор сечения и конструктивное оформление стержня колонны
Назначаем стенку из листа 500х14 мм и полки из листа 500х16 мм.
Вычислим геометрические характеристики сечения:
Проверку на устойчивость ведём относительно оси у - у:
Находим фактическую гибкость стержня, коэффициент и проверяем устойчивость.
Проверка местной устойчивости стенки:
Проверка местной устойчивости полки:
3 .3 Конструирование и расчет оголовка колонны
Принимаем плиту оголовка колонны толщиной t пл =30 мм, и размерами 590 х540 мм. Давление главных балок передается колонне через ребро, приваренное к стенке колонны четырьмя угловыми швами. Сварка полуавтоматическая в углекислом газе проволокой Св-08Г2С.
Обычно длина швов, приваривающих ребро к плите оголовка не достаточна для передачи усилия N, поэтому N передаем через смятие торца ребра, а швы назначаем конструктивно.
Определим толщину вертикального ребра из условия смятия:
Высоту ребра определяем по длине вертикальных швов, приваривающих ребро к колонне.
Так как условие не выполняется устанавливаем вставку в верхней части стенки толщиной ;
Принимаем высоту вставки мм=460+140=600 мм.
Стенку колонны у конца ребра укрепляем поперечными ребрами, сечение которых принимаем 100х8 мм.
3 .4 Расчет и конструктивное оформление базы с траверсой и ко н сольными ребрами
Принимаем фундамент из бетона класса .
- нормативное сопротивление бетона осевому сжатию;
Расчет на сопротивление бетона сжатию и растяжению:
- расчетное сопротивление бетона осевому сжатию;
- частный коэффициент безопасности бетона;
- коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки
- коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии;
Назначаем толщину траверсы t t =10 мм; вылет консольной части плиты c 1 =60 мм.
Среднее напряжение в бетоне под плитой
Определяем изгибающие моменты для участков 1, 2, 3.
Участок 1: (балочная плита, так как отношение сторон 500/244=2,05>2);
Участок 3: (так же консольный так как, отношение сторон 500/60=8,33>2; на этом участке размещаются анкерные болты).
Для стали С255 и при t=2140 мм, R у = 23 кН/см 2 ;
Требуемую толщину плиты определяем по максимальному моменту:
Прикрепление траверсы к колонне выполняем полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08А.
- расчетное сопротивление по металлу шва;
- расчетное сопротивление шва по металлу границы сплавления;
- коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва;
- коэффициент, учитывающий границу сплавления;
Принимаем k f =8 мм. При этом требуемая длина шва l f =85•0,9•8=612 мм, поэтому высоту траверс принимаем равной 630 мм.
Крепление траверсы k f =8 мм принимаем конструктивно.
Рисунок 14 - Схема базы сплошной колонны
1 ГОСТ 8568-77. Листы стальные с ромбическим и чечевичным рифлением. - Госстандарт СССР. М: ВНИИНМАШ.
2 ГОСТ 8568-77. Двутавры стальные горячекатанные. - Госстандарт СССР. М: ВНИИНМАШ.
3 ГОСТ 8568-77. Прокат стальной горячекатаный широкополосный универсальный. - Госстандарт СССР. М: ВНИИНМАШ.
4 СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. - М.: Стройиздат, 1991. - 96 с.
5 Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Металлические конструкции».
Технико-экономическое сравнение вариантов различных типов балочной клетки: толщина настила, сечение балок настила и второстепенных балок. Проектирование сварной главной балки составного симметричного сечения. Расчет центрально-сжатой сквозной колонны. курсовая работа [1016,9 K], добавлен 21.03.2011
Выбор типа балочной клетки, ее компоновка. Расчёт листового несущего настила, прокатных балок. Определение нагрузки на балку настила и внутренних усилий в ней. Расчёт и конструирование сварных составных балок и колонны. Подбор сечения сплошной колонны. курсовая работа [1,2 M], добавлен 05.11.2013
Проектирование конструкций балочного перекрытия, выбор системы несущих балок. Характеристика варианта балочной клетки. Сбор нагрузок, расчет балки настила. Узлы главной балки. Расчет колонн сплошного и сквозного сечения. Расчет базы колонны и ее оголовка. курсовая работа [569,6 K], добавлен 16.12.2014
Расчет стального настила, вспомогательной балки. Конструктивное обеспечение устойчивости стенки. Проверки прочности, жесткости и устойчивости балки и колонны. Конструирование и расчет оголовка. Расчет прикрепления настила, узла этажного опирания балок. курсовая работа [320,9 K], добавлен 08.12.2011
Сравнение вариантов балочной клетки. Проверка общей устойчивости балки. Проектировании центрально-сжатых колонн. Определение расчетной силы давления на фундамент с учетом веса колонны. Подбор сечения балки. Расчет сварной главной балки балочной клетки. курсовая работа [569,4 K], добавлен 10.10.2013
Понятие балочной клетки - системы несущих балок с уложенным по ним настилом. Основные виды балочных клеток, особенности их компоновки. Расчет балок настила и главной балки. Проверка подобранного сечения главной балки. Расчет колонны сквозного сечения. курсовая работа [1,7 M], добавлен 03.04.2014
Конструктивная схема балочной клетки. Основные положения по расчету конструкций. Составление вариантов балочной клетки. Порядок расчета балок настила, вспомогательных балок. Компоновка и подбор сечения балки и ее проверка. Конструкция и расчет колонны. курсовая работа [916,0 K], добавлен 11.10.2008
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Балочная клетка курсовая работа. Строительство и архитектура.
Курсовая работа: Технологія виробництва пива на прикладі заводу Оболонь
Контрольная работа: Качество аудиторских услуг
Реферат: Дискредитация свидетеля как элемент перекрестного допроса в уголовном процессе США
Сочинение По Кап Дочке 8 Класс
Сочинение На Тему Моя Семья Английский Язык
Контрольная Работа Номер 11 10 Класс
Как Писать Комментарий К Сочинению Егэ 2022
Курсовая работа по теме Организация учета на предприятии
Сочинение По Картине Последний День Помпеи
Дипломная работа по теме Структурно-семантический анализ пословиц, употребляемых в немецкой рекламе
Склонение Имен Существительных Контрольная Работа
Реферат по теме Микробиоценоз в организме
Сочинение На Тему Мечта И Реальность Обломов
Курсовая работа: Методы научных исследований
Курсовая работа по теме Водопроводные сети населенного пункта
Курсовая работа по теме Сопоставление индивидуальных и возрастных кризисов у взрослого человека
Курсовая работа по теме Развитие менеджмента в России
Мини Сочинение Любимая Игрушка Моего Детства
Контрольная Работа Номер 1 Тепловые Явления
Реферат: Проблемы и возможности развития глобализации
Формообразование поверхностей деталей "Проходник" - Производство и технологии контрольная работа
Специфика правового регулирования наследования по закону, по завещанию с точки зрения современного законодательства в РФ - Государство и право дипломная работа
Перспективное планирование - Менеджмент и трудовые отношения курсовая работа